Фланцевое соединение с приварным кольцом и свободной муфтой представляет собой облегченную фланцевую конструкцию, в которой фланцевое тело соединяется с трубой при помощи сварного кольца и может свободно надеваться на трубу. Она отличается гибкостью монтажа, низкой стоимостью и коррозионной стойкостью, подходит для трубопроводов среднего и низкого давления, а также сред с коррозионной средой. Ниже приводится подробное описание конструкции, характеристик и областей применения:

Конструкция и принцип работы

1. Основные компоненты

Свободная фланцевая муфта: имеет кольцевую форму, внутренний диаметр больше наружного диаметра трубы, может свободно надеваться на трубу, не контактируя непосредственно с рабочей средой, и служит только для прижатия уплотнительной прокладки.

Приварное кольцо: приваривается к торцу трубы, его наружный диаметр совпадает с диаметром уплотняющей поверхности фланца, образуя уплотняющую и несущую поверхность.

Тип уплотняющей поверхности: обычно плоская (FF), выпукло-вогнутая (MFM), в некоторых высоконапорных случаях может использоваться гребневая (TG), но обычно не используется кольцевая (RJ).

2. Принцип работы

Труба соединяется с приварным кольцом при помощи углового сварного шва, а фланцевое тело прижимает уплотнительную прокладку болтами, обеспечивая герметичность трубопровода. Поскольку фланцевое тело не контактирует с рабочей средой, для него можно использовать недорогие материалы (например, углеродистую сталь), а приварное кольцо выбирается в зависимости от свойств рабочей среды из коррозионно-стойких материалов (например, нержавеющей стали).

Выбор материалов и технология изготовления

1. Конфигурация материалов

Фланцевое тело:

Углеродистая сталь: Q235B, 20#, Q345B (для некоррозионных сред, температура ≤300℃);

Нержавеющая сталь: 304, 316L (для фланцевых тел, требующих коррозионной стойкости, например, для морских трубопроводов);

Чугун: HT200 (только для низконапорных, некритичных трубопроводов, PN≤1,0 МПа).

Приварное кольцо:

Контактирует с рабочей средой, выбор материала зависит от свойств среды: 304 (азотная кислота), 316L (соляная/уксусная кислота), Хастеллой (сильная коррозия), титановый сплав (морская вода/влажный хлор).

Прокладка: резино-асбестовая прокладка, металлическая навитая прокладка (среднее давление), прокладка из фторопласта (коррозионно-стойкая).

2. Технология изготовления

Фланцевое тело: при DN≤200 обычно используется поковка или резка листового материала; при DN＞200 используется сварка из рулонной стали с последующей механической обработкой уплотняющей поверхности.

Приварное кольцо: после резки листового материала приваривается к трубе, при сварке необходимо контролировать деформацию (например, симметричная сварка), после сварки необходимо провести поверхностный контроль (например, магнитопорошковый контроль).

Преимущества

Оптимизация затрат: для фланцевого тела можно использовать недорогие материалы (например, углеродистую сталь), только приварное кольцо изготавливается из коррозионно-стойких материалов, что снижает стоимость по сравнению со сплошными фланцами из нержавеющей стали на 30-50%.

Гибкость монтажа: фланцевое тело может свободно вращаться, что облегчает центрирование болтов и подходит для случаев, когда положение трубы отклоняется при монтаже на месте (например, трубопроводы судов, соединения резервуаров).

Устойчивость к тепловому расширению и сжатию: при тепловой деформации трубы фланцевое тело может слегка скользить по трубе, уменьшая напряжение в трубе, подходит для паровых трубопроводов (большие колебания температуры).

Простота замены: при коррозии приварного кольца его можно заменить отдельно, без демонтажа всего фланца, что снижает затраты на техническое обслуживание (например, периодический ремонт химических трубопроводов).

Область применения

Ветроэнергетика	Судостроение	Машиностроение
Атомная энергетика	Нефтегазовая промышленность	Химическая промышленность